無線送電國際學會在日召開 汽車與磁場共振唱主角

　　以無線送電為主題的國際學會“2011 IEEE MTT-S InternationalMicrowave Workshop Serieson Innovative Wireless PowerTransmission：Technologies, Systems,and Applications（IMWSIWPT2011）”于2011年5月12～13日在京都大學舉行。此次是首次單獨舉行以無線送電技術為主題的IEEE國際學會注1）。

　　注1）IEEE公布了將在2011年6月新成立一個無線送電專門委員會“TC MTT-26 WirelessEnergy Transfer and Conversion”的計劃，以加大對無線送電領域的關注力度。

　　該學會匯集了日本國內外的無線送電研究人員，有約40件口頭發表以及約20件展板發表。從發表內容可以感覺到，全球許多地區都在致力于使無線送電實用化。

關注豐田的動向

　　此次國際學會由微波領域的研究組織IEEE MicrowaveTheory and Techniques Society（MTT-S）主辦。但會議的主角是“磁共振方式”和“給汽車供電技術”，而非微波。注2）

　　注2）作為微波傳輸方式最受矚目的是實現在太空設置GW級太陽能電池的“太空太陽能利用系統”，目前正在以提高電力傳輸效率為核心推進研發工作。目標是2035年實現實用化。

　　出現這種動向的背景在于豐田的一項舉措。豐田于2011年4月宣布，將與美國風險企業WiTricity就開發插電式混合動力車（PHEV）和電動汽車（EV）的非接觸式充電系統展開技術合作。

　　磁共振方式是2006年由美國麻省理工學院（MIT）開發的一項技術。可利用磁場共振，以無線方式將電力傳輸到數十cm～數m遠的地方。WiTricity的創始人包括在麻省理工學院主導磁共振方式研究的Marin Soljacic。作為一家與Soljacic等磁共振方式無線供電的著名開發人員有密切關系的企業，WiTricity在業界備受關注。

索尼提出現實方案

　　自從麻省理工學院發表磁共振方式以來，為了使基于磁共振方式的無線送電系統能夠實現實用化，許多企業和研究機構一直在推進研發工作。

　　在此次國際學會上，索尼發表的論文以配備于消費產品中為前提，吸引了與會人士的高度關注。索尼提出的是簡化受電線圈，從而降低非接觸充電系統成本的方法（圖1）。

圖1：簡化受電線圈，從而降低成本
索尼提出了簡化受電線圈形狀的電力傳輸方式（a）。原理采用磁共振方式，目標是確保一定程度的傳輸距離、同時實現降低成本（b）。（根據索尼的資料制圖）

　　基于普通磁共振方式的非接觸充電系統，在送電側和受電側都需要線圈和回線（Loop）。而索尼提出的方式，利用磁共振方式原理，受電側只需回線即可。雖然電力傳輸距離“減半”（索尼），但受電側無需線圈，因此可以降低成本。

　　另外，還無需在送電側和受電側整合線圈的共振頻率，由此降低了設計難度。例如，由便攜設備和充電站構成的非接觸充電系統，對受電側（便攜設備側）的成本降低有嚴格要求。筆者認為，這時索尼此次提出的減少線圈的方法將發揮作用。

　　如果在送電側使用200mm見方的線圈，那么在100mm距離之處可以進行效率約84％的電力傳輸。

如何減少對人體的影響？

　　關于汽車方面，有科研機構發表了對行駛的EV進行供電的技術。該技術的基本理念是減小汽車配備的充電電池容量，降低車輛成本，同時還要延長續航距離。

　　豐田中央研究所和豐橋技術科學大學的研究團隊，提出了經由輪胎傳輸電力的新方法（圖2）。在路上鋪設金屬板，金屬板與輪胎鋼絲帶束層（Steel Belt）之間形成電容，并會流過位移電流（高頻電流），由此來傳輸電力。

圖2：在路上鋪設金屬板，給正在行駛的汽車充電
豐田中央研究所和豐橋技術科學大學提出了給行駛的汽車送電的方法（a）。利用在輪胎鋼絲帶束層和路上鋪設的金屬板之間形成的電容構造，流過位移電流，以此傳輸電力（b）。（根據豐田中央研究所的資料制圖）

　　豐橋技術科學大學電氣及電子信息工學系教授大平孝認為，“輪胎和路面之間的距離是固定的，傳輸條件穩定。另外，橡膠材料的輪胎具有較高的介電常數，可以抑制磁場向周圍泄漏”。研發團隊首先將以應用于高速公路為目標推進開發。

　　在給行駛中的汽車送電這一技術領域處于領先位置的是韓國，現在正以韓國科學技術院（Korea Advanced Instituteof Science and Technology，簡稱KAIST）為中心，推進開發可通過無線送電來驅動的EV。目前正在開發第四代試制車，韓國科學技術院教授Joungho Kim在主題演講中表示，“我們正在致力于研究抑制電磁輻射量，也就是減少對人體影響的方法”。

　　不僅是韓國科學技術院，在此次的國際學會上，其他科研機構也紛紛發表了的研究論文。這是消費者最為關注的一點，也是投產時的最大課題。對于該領域來說，對人體的影響將成為今后研究的焦點。